Největší simulace vesmíru obsahuje 25 miliard virtuálních galaxií  
Když máte pořádný superpočítač a dost času, tak si můžete nasimulovat skutečně úctyhodný vesmír. Rekordní simulace vesmíru zpracovala 2 biliony virtuálních částic.
Když máte pořádný superpočítač a dost času, tak si můžete nasimulovat skutečně úctyhodný vesmír. Rekordní simulace vesmíru zpracovala 2 biliony virtuálních částic.
Když máte pořádný superpočítač a dost času, tak si můžete nasimulovat skutečně úctyhodný vesmír. Rekordní simulace vesmíru zpracovala 2 biliony virtuálních částic.

Je skvělé mít celý vesmír. Když ne opravdový, tak alespoň virtuální. I takový může být pro vědce velice užitečný. Právě tohle si splnili astrofyzici Curyšské univerzity, když si nasimulovali vznik vesmíru ve velkém stylu. Jejich simulace byla vygenerována z celkem 2 bilionů digitálních „částic“. Vznikl při tom ohromující katalog asi 25 miliard virtuálních galaxií. Tento katalog teď vědci využívají ke kalibraci experimentů, které se uskuteční na palubě evropské sondy Euclid. Sondě se to bude hodit, až v roce 2020 zahájí výzkum povahy temné hmoty a temné energie.

 

Romain Teyssier. Kredit: UZH.
Romain Teyssier. Kredit: UZH.

Simulovat monumentální vesmír, to není jen tak. Tým astrofyziků Curyšské univerzity strávil déle než tři roky vývojem a optimalizováním nového softwaru, jehož cílem je s doposud nevídanou přesností popsat dynamiku temné hmoty a vznik největších struktur ve vesmíru. Jak o tom Douglas Potter, Joachim Stadel a Romain Teyssier nedávno napsali ve vědecké studii publikované časopisem s příznačným názvem Computational Astrophysics & Cosmology, svůj software PKDGRAV3 navrhli tak, aby co nejlépe využil paměti a výpočetní sílu moderních superpočítačů.

 

Potter a spol. vytvořili simulovaný vesmír na superpočítači Piz Daint, který sídlí ve Švýcarském národním výpočetním centru CSCS. Piz Daint přitom není žádná kalkulačka, ale notně nabušené dělo s 207 tisíci výpočetními jádry, které se drží v první desítce superpočítačů světa, jako jediný zástupce Evropy. Nejlepší evropský superpočítač budoval simulovaný vesmír s 25 miliardami galaxií asi 80 hodin.

 

Sonda Euclid. Kredit: ESA/C. Carreau,CC BY-SA 3.0 IGO.
Sonda Euclid. Kredit: ESA/C. Carreau,CC BY-SA 3.0 IGO.

Nová simulace vesmíru je velice detailní a zahrnuje vývoj struktur z temné hmoty pod vlivem její vlastní gravitace. Díky tomu si Potter s kolegy mohli simulovat vznik hal temné hmoty, o nichž předpokládáme, že v nich vznikaly galaxie, jako je Mléčná dráha. Simulace vytvořila galaxie, jejichž velikost odpovídá asi jedné desetině Mléčné dráhy, ale přitom je tak rozsáhlá, že se vyrovná celému viditelnému vesmíru. To bylo nutné kvůli kalibraci sondy Euclid.

 

Superpočítač Piz Daint. Kredit: HPC-Ch.
Superpočítač Piz Daint. Kredit: HPC-Ch.

Potterův kolega Romain Teyssier připomíná poněkud stresující skutečnost, že stále absolutně netušíme, co je temná hmota zač. Nemluvě o temné energii, pokud nějaká taková existuje. Temná hmota jako taková je našimi přístroji nepozorovatelná. Připravovaná sonda Euclid to bude dělat rafinovaně, nepřímo. Nasnímá si miliardy galaxií z velkých ploch oblohy a data pak pošle astrofyzikům. Ti budou z nepatrných náznaků deformací obrazů galaxií sestavovat pravděpodobné rozložení temné hmoty v pozorovatelném vesmíru.

 

Tým mise Euclid se to naučí právě na simulaci švýcarských astrofyziků. Díky miliardám simulovaných galaxií si teď mohou vyladit přístroje, software i zpracování dat. Doufají, že tak minimalizují možné zdroje chyb ještě předtím, než se Euclid v roce 2020 vydá na svou šestiletou vědeckou misi. Astrofyzici od sondy očekávají, že sestaví mapu vesmíru, která zahrne více než 10 miliard let evoluce vesmírného prostoru. Také by se rádi dozvěděli něco nového o temné energii, a když se zadaří, tak by Euclid mohl vědce dovést třeba až k tolik očekávané nové fyzice. Ve hře jsou prý modifikované verze obecné relativity nebo snad nové typy částic. Uvidíme po roce 2020.

Video:  Euclid: exploring the dark matter


Heidelberg Joint Astronomical Colloquium: Romain Teyssier


Literatura
Universität Zürich 9. 6. 2017, Computational Astrophysics & Cosmology online 18. 5. 2017.

Datum: 10.06.2017
Tisk článku

Díry - Zogata Jindřich
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 40 Kč
cena: 35 Kč
Díry
Zogata Jindřich
Související články:

Realistická simulace vesmíru Illustris     Autor: Stanislav Mihulka (10.05.2014)
EAGLE – simulace vesmíru s realistickými galaxiemi     Autor: Stanislav Mihulka (01.01.2015)
Supermasivní černé díry pumpují hmotu do vesmírných prázdnot     Autor: Stanislav Mihulka (26.02.2016)



Diskuze:

to me vzdy pobavi

Zdeněk Syk,2017-06-20 18:22:59

1. vedci si vymysli teorii
2. aby ji mohli nejak overit provadeji ruzne testy
3. pokud nic nepasuje, zacnou se pouzivat virtualni modely, ktere nejsou nijak overene
4. pokud opet nic nepasuje, nic to neznamena, pokud ano udelaji zaver "ze by to tak mohlo klidne byt"

ja bohuzel vidim jen to, ze se nekdo nejakym modelem, ktery si vycucal z prstu snazi potvrdil neco co neexistuje, neco co si predtim vymyslel bez jedineho prukazneho dukazu

zvlastni mi pripada i to, ze se budou kalibrovat pristroje podle vysledku o kterem nikdo nema ani nejmensi tuseni jesli je alespon castecne pravdivy :c)

Odpovědět

Myslím si, že jako laik nepostižený

Karel Rabl,2017-06-12 23:00:05

matematickými modely fyziky bych černou hmotu považoval z našeho hlediska za téměř nulový čas, a obyčejnou hmotu včetně počínajících černých děr, za onen posun v čase ať již kladný či záporný včetně "hustoty" záleží na úhlu pohledu (co je podle nás řídké může být v čase velmi husté i naopak) takže např. prostor, který vytváří hmota je z hlediska stojícího času velmi hustý a řídne s rostoucí gravitací až vnikne z hlediska téměř stojícího času "velmi řídká" černá díra.

Odpovědět

Abych nebyl

Zab Hazar,2017-06-12 17:14:11

za úplného skeptika, jak mohlo vypadat z mé hlášky výše... ;-) Z článku těžko soudit o projektu, a průměrný počet dat na objekt také není vypovídající. Dělal jsem si jen trochu legraci, protože ono to bez legrace ani nejde, neboť přehnaně pedantský člověk by záhy zjistil, že mu nepostačuje třeba ani přesnost na tisíc desetinných míst :-D a podobně.
Simulace totiž je, jak z něčeho co má pokud možno známý obor platnosti a známou chybu, udělat něčím, co má známý obor platnosti a známou chybu, nějaký výsledek který bude mít pokud možno známý obor platnosti a také známou chybu :-D Přičemž, jak ví každý kdo někdy nějakou simulaci programoval, zanedbávat a nahrazovat můžeme cokoli :-D Díky tomu, že svět má tendenci držet Gaussovu křivku, obvykle ten výsledek je více/méně odpovídající. Takže třeba zrovna pro ty nějaké konkrétní parametry, jež se ve zmíněném projektu sledují, to může akorát postačovat (ideální případ).

Odpovědět

Demostracia sily

Radoslav Porizek,2017-06-11 22:51:35

Nejak mi unika vedecky prinos onej simulacie.

Pokial sa dobre pamatam, tak pokial sa vesmir ustredni cez 50 000 galaxii, tak je dostatocne homogenny a izotropny. Co take nam teda povie simulacia s jednotlivymi galaxiami take, co nam neprezradi podstatne jednoduchsia simulacia vesmirneho kontinua?

Pride mi to skor ako taka demostracia sily "aha kolko toho vieme poratat", nez ze by sa z toho ocakaval objav, ako to napriklad bolo pri Higgsovom bozone.

Odpovědět


Re: Demostracia sily

Marek Dendes,2017-06-12 13:33:44

No to je skoda ze ta tam nemali, vysvetlil by si im ze to robia zbytocne a mohli usetrit 3 roky vyvoja a kopu penazi za prevadzku superpocitaca .. Este za mame takych geniov ako ty co hned vedia co ma a zo nema zmysel ..

(facepalm)

Odpovědět


Re: Re: Demostracia sily

Zdeno Janeček,2017-06-14 18:10:17

Osobne urazky bez konkretni oponentury, jsou trapnost a slaboduchost.
Proste mi to pripada jako ten stary vtip.
Vcera jsem si mohlo poradne zatrckat.
A zatrckal sisi ?
Nebylo s kym !!
---
A tento vyzkum je asi podobny, chteli si zatrckat a nebylo s kym.

Odpovědět


Re: Re: Demostracia sily

Radoslav Porizek,2017-06-18 01:00:26

Na svete sa uz spravilo prilis velke mnostvo nakladnych nezmyselnych studii na to,
aby sme mohli predpokladat, ze tato studia principialne nemoze byt zbytocna.
Problem je aj to, ze peniaze, ktore vyskumnici minaju, nie su ich: a teda nemaju motivaciu nimi setrit.

Myslim, ze otazku som polozil jasne: co moze tato studia ukazat take, co by ostatne lacnejsie studie nedokazu?

Ak na toto nevies odpovedat, nehambi sa to priznat. Bude to menej trapne, ako tie tvoje vypady ad hominem.

Odpovědět


Přínos simulace

Jan Nováček,2017-06-29 00:37:51

Přínos simulace je především v časovém vývoji struktur. Na úrovni jednotlivých galaxií (s 80 objekty) se výsledek moc použít nedá, ale v měřítku kupy či nadkupy galaxií už ano. Statistickými metodami pak můžete vyextrahovat mnoho informací: stádia a změny různě velkých struktur během různě dlouhých časových intervalů, velikosti voidů (prázdných oblastí), grafové vlastnosti vytvořených struktur, atp.

V souhrnu dostanete obrázek o tom, jaký by byl vesmír, kdyby odpovídal našim nejlepším znalostem vloženým do simulace (datově nebo programově). Pokud Euclid výsledky simulace bude znát, může se při nalezení odchylky od modelu sám zaměřit na některé doplňkové rutinní měření, a to bez nutnosti zásahu pozemního operátora.

Odpovědět

Dobrý nápad.

Milan Závodný,2017-06-11 19:46:49

Čo iného, ako extrémne presne merať polohy galaxií? Nemáme veľa možností, príprava pomocou simulácii je tiež správna cesta. Už to vedeckú i laickú verejnosť pekne vytáča, že sa nevieme pohnúť z miesta (v prípade temnej hmoty už cca 80 rokov). On sa nám ten vesmír nechutne vysmieva!

Odpovědět


Re: Dobrý nápad.

Milan Krnic,2017-06-11 22:03:45

Hmm, extrémně přesně měřit polohu ... Obdobně můžete měřit topologii naší planety a polohu objektů na ní z místnosti, ve které právě se právě nacházíte, plus stometrového okolí. Hodně štěstí.

Odpovědět

simulace vlastne ceho ?

Zdeno Janeček,2017-06-11 17:24:45

trosku programuji, vlastne dost a tak bych docela rad videl vstupni data a algoritmus, co se s nima delalo ? Mam takovy blby dojem, ze to byly granty vyhozene oknem !

Odpovědět

Vychází mi

Zab Hazar,2017-06-11 08:44:09

popis galaxie pomocí cca 80 prvků. Věru, simulace jak stehno z hada.

Odpovědět


Re: Vychází mi

Petr Petr,2017-06-11 08:57:15

Taky jsem si všiml. Navíc nezáleží na kvantitě (např. jak velkou část vesmíru nasimuluji), ale na kvalitě (shoda se tu moc neřeší). Prostě si někdo hrál se superpočítačem...

Odpovědět


Re: Re: Vychází mi

Milan Krnic,2017-06-11 09:32:56

Vzhledem k povaze toho, co zkoumají, to holt tak je. Ovšem určitý pokrok, zejména technický, to s sebou nese, i sondu vyšleme. Lepší, než představa, že jdeme takhle přes park, a tam na lavičkách sedí spousta nezaměstnaných matematiků a astrofyziků.

Odpovědět


Re: Re: Re: Vychází mi

Petr Petr,2017-06-11 14:20:25

Bohužel to tak je. Ohromování velikostí má legitimizovat teorie. A přitom přiznávají, že o temné hmotě nic neví. Systematickou chybu nelze kvantitou odstranit. Toto jsou propagandistické a šarlatánské úvahy. I desetina simulace by měla stačit, tak proč tolik?
To už raději nezaměstnané astrofyziky. Také raději žádného lékaře než plno zaměstnaných léčitelů.
Že je vedlejším efektem například pokrok v počítačích je chabé na to, že vedlejším efektem je i vymývání mozků.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Vychází mi

Milan Krnic,2017-06-11 14:59:53

Z určitého pohledu sdílím vaši skepsi. Jenže v naší rovině je svět chaotický, jsme nepoučitelní, a tak dále, tedy žádná šance na pořádek pravděpodobně možná není, tedy nemá smysl té skepsi podléhat. Jediné, co nepochybně smysl má, je být šťastný.
Místy tam sice zabřednu a snažím se proti tomu bojovat třeba tak, že volím Piráty.
Největší legrace bude, až nám populistické strany zvednou minimální volební zisk pro vstup do parlamentu na uvažovaných 10%. Pak asi opravdu začnu konzumovat ta psychofarmaka, jak mi zde nedávno někdo zkušený radil - no a budu šťastný dál. Tedy vlastně žádný problém. Hlavně aby byl start té rakety dostupný živě, ve 4K!

Odpovědět


Re: Re: Vychází mi

Alexandr Kostka,2017-06-11 10:38:22

Na kvalitě fyzikům obecně moc nesejde. A když se ukáže, že měření neodpovídá teorii, bylo špatné měření, nesmí se přiznat, že teorie nesedí!

Odpovědět


Re: Re: Re: Vychází mi

Milan Krnic,2017-06-11 11:40:55

Nesmysl. V tomto nejde o měření. A pokud by šlo, a něco by se jím prokázalo, nemá věda problém toto přijmout a začlenit, což vychází z její samé podstaty.

Odpovědět

temná hmota a gravitace

Josef Nýč,2017-06-11 07:56:39

není temná hmota a energie vlastně gravitace a je-li správná teorie kvarků, složených ze strun, potom je gravitace kvarková či dokonce strunová- zjednodušeně...prosím,
berte to jako názor

Odpovědět


Re: temná hmota a gravitace

Milan Krnic,2017-06-11 09:24:52

Nikdo nedokázal, že temná hmota a temná energie existuje. Pravděpodobnější je chyba modelu.
Každopádně z toho +/- jednoho bodu máme na ten Vesmír vskutku jedinečný výhled ... :)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace